动平衡工艺基础

动平衡基础编写：hmhawk制作：hmhawk一、动平衡机的简介与分类二、为什么要动平衡校验三、动平衡精度及计算四、动平衡机的精度和指标五、平衡工艺与方法六、高速转子的低速动平衡一、动平衡机的简介与分类动平衡机是用于测定转子不平衡的机器，按其测量结果进行校正，以改善被平衡转子的质量分布，使转子运转时轴颈的振动或作用于轴承的力减小到规定的范围内。动平衡机的主要功能是测量。有时还附有校正装置，以提高平衡效率。平衡机的类型繁多，可以从应用和原理两方面去划分。1.从应用方面划分：通用平衡机与专用平衡机；卧式平衡机与立式平衡机；误差式平衡机与可校准式平衡机；微型、小型、中型、重型系列的平衡机。通用平衡机是在规定的转子重量和转速范围内，能平衡多种转子的平衡机。专用平衡机是在规定的转子重量和转速范围内，只能平衡某一类型转子的平衡机。卧式平衡机是被平衡转子的旋转轴线在平衡机上呈水平状态的平衡机。立式平衡机是被平衡转子的旋转轴线在平衡机上呈垂直状态的平衡机。误差式平衡机是没有平面分离解算装置，校正平面之间的相互影响不能消除，不平衡量值的大小无直观指示，效率很低，已趋于淘汰。可校正式平衡机是设有平面分离解算电路，利于机械标准转子或电气标准转子进行平面分离及标定，从而能直接显示出校正面上的不平衡量大小与相角的数值。缺点是需要花费时间作调整运转来进行标定，同时，这种平衡机的准确性在一定程度上视操作者最初校准的精度而定。永久校准式平衡机是在平衡机规定范围内，仅按转子的几何尺寸及支承位置等五个参数，不用调整运转就可完成平面分离及标定的工作，其不但操作简便，效率高而且平衡机的灵敏度及准确性也不受操作者及转子类型的影响。微型平衡机指转子重量为0.001到1公斤、小型平衡机指转子重量为0.3到100公斤、中型平衡机指转子重量为30到3000公斤、重型平衡机指转子重量为1到100吨。2、从原理方面划分：离心式平衡机与重力式平衡机；软支承平衡机与硬支承平衡机。离心式平衡机是在旋转状态下根据转子不平衡离心力而引起的振动位移或振动力来测定转子不平衡的平衡机。重力式平衡机是依赖于转子本身重力的作用，在转子不旋转的状态下测量其静不平衡量。我们公司现在使用的动平衡机有两台，是上海申克公司生产的YYW－Q1000与H5U。YYW－Q1000与H5U的主要区别是YYW－Q1000采用皮带驱动，CAB610的测量系统，转子限重1吨；H5U采用万相节驱动，CAB690的测量系统，转子限重4吨。都属于硬支承平衡机。硬支承平衡机是七十年代发展起来的一个新品种，其支承刚度很大，故转子支承系统的固有频率很高，且远高于平衡转速，因此转子支承系统的振幅很小，转子的惯性力可以略去不计。所以转子的不平衡量是以力的形式作用在支承上，只要测出支承所受之力就能得到不平衡量，故也可称为测力型动平衡机。它通过输入测量面板上的数据，便可实现平面分离和标定，从而一次启动运转后即能正确地显示出不平衡量的读数及其相角。因此，它十分适用于多品种小批量转子的动平衡。它主要由三大系统组成：1、驱动系统:它驱动转子达到所要求的平衡转速，通常包括电动机、变速装置(传动装置)、制动装置、主轴及万向联轴节。2、摆架系统:它支承被平衡工件并使之在不平衡力作用下发生振动（静位移），通常包括支承架(轴承)、摆架、压紧臂、安全压紧臂、轴向限制支架等组成。3、测量系统:它检测并指出不平衡的大小及相位，通常包括传感器、基准信号发生器以及一系列的运算电路、分离电路、模拟测量电路组成的电测系统。电测箱从过去的相敏式火花式发展到矢量瓦特表到目前发展成更小型的，检测能力更强，显示精度更高，功能更强的电脑化电测系统。我公司从矢量瓦特表式到目前电脑化的CAB690，在宁波地区来讲我公司拥有最大吨位，最高检测精度的动平衡机。1、动平衡机的测量系统CAB6901、不平衡量显示图2、不平衡量的大小级角度3、功能键4、输入键5、数字键1、动平衡机的测量系统CAB610在运行时显示：1、不平衡量显示灯2、不平衡量的所在位置3、支承方式4、状态显示灯5、功能键6、转速指示灯7、测量指示灯8、灵敏度指示灯9、加、去重指示灯10、重量单位切换键11、数字键12、方向键2、动平衡机的摆架系统H5U1、压紧臂2、支承滚轮3、支承架升降扳手4、传感器5、摆架6、摆架移动扳手7、安全压紧臂8、支承架9、摆架紧固螺栓10、支承架紧固扳手2、动平衡机的摆架系统YYW--Q10001、压紧臂2、支承滚轮3、摆架4、传动系统5、支承架紧固扳手6、支承架升降扳手7、摆架紧固螺栓8、安全压紧臂9、支承架10、轴向限制支架3、动平衡机的驱动系统H5U1、调速柄2、万相节驱动器3、调速直流电动机4、万相节驱动器调节扳手3、动平衡机的驱动系统YYW-Q10001、皮带调节器2、调节杆3、调节滚轮4、皮带5、支承座6、滚轮调节槽7、皮带调节滚轮8、支承座螺栓9、驱动直流电机与变速轴套二、为什么要动平校验机器中绕轴线旋转的零部件称为机器的转子。由于转子在制造加工过程中及组装过程中，最后装配完毕的转子总是不能做到动力上的完全轴对称(称为轴偏心)，因此也就存在一定的不平衡量。这种不平衡量通常称之为原始不平衡量。1、造成原始不平衡量的因素主要有：a、转子零部件材质的不匀称性；b、拆换件(联轴节，推力盘，平衡盘等)间隙引起的不平衡；c、转子及其零部件加工中公差允许的不圆度和偏心等。2、使用不平衡转子的危害：如果转子存在不平衡量，当转子旋转时，转子的不平衡量将产生一个离心力。随着转速升高，离心力也逐渐变大。离心力通过轴承传达到机器上，引起整个机器的振动，产生噪音，加速轴承的磨损，降低机器的寿命，甚至使机器控制失灵，发生严重事故。3、转子不平衡的几种情况：静不平衡、准静不平衡、偶不平衡和动不平衡。对前两种的平衡校正称为静平衡，对后两种平衡校正称为动平衡。以上四种不平衡情况，它们的平衡方法都不一样。静不平衡相当于把一个不平衡质量m加在质量为M、半径为r的平衡转子的中心平面上。这时转子新的重心位于原重心平面内离原来重心的距离为e(e=mr/M称为偏心距)，新的中心惯性主轴和转动轴线始终平行，当转子旋转时，由偏心距引起离心惯性力使轴承产生振动，要使这种转子平衡，只需在中心平面内m的对称位置上加一相等的质量，转子便平衡了。准静不平衡相当于把一个不平衡质量m加在除中心平面的任意平面上，这时中心惯性主轴和转动轴线相交。平衡这种转子也只需在某一个特定平面上加上或除去一定的质量m便可达到平衡。偶不平衡相当于在一个平衡转子的一个平面上180度加两个相等重量的不平衡量。中心惯性主轴通过质点而与转动轴线相交成α角。要平衡这种转子不能单独用一个力来平衡，即不能在一个平面上加重或去重，而必须在两个平面上加重或去重，才能使转子得到平衡。动不平衡是最普遍的不平衡现象。它相当于静不平衡和偶不平衡的组合。转子的中心惯性主轴和转动轴线既不平行也不相交，要平衡这种转子必须在两个或多个平面上加重或去重才能使转子得到平衡。任何一个不平衡的转子经过动平衡校正后，不仅消除了偶不平衡，同时也消除了静不平衡，这时转子的中心惯性主轴和转动轴线也就完全一致了，从而使转子达到平衡。但这都是理论上的，在我们实际的工作中，想要把一个不平衡的转子平衡到不平衡量为零，那是不可能的。因为我们受到动平衡机的精度和转子局限性的影响。因此，我们只要达到该转子所要求达到的平衡精度就可以了。关于动平衡精度，下一章会给大家作详细的介绍。4.什么情况下要动平衡校验：a.当转子外径D与长度l满足D/l≥5时，不论其工作转速高低都只需进行静平衡。b.当l≥D时，只要工作转速大于1000(转/分)，都要进行动平衡校验。在理论上规定是这样的，实际工作中对于转子上任一配件，或者经过检修没有更换配件的转子也需动平衡校验。在组装过程中，各配件之间产生的间隙都符合安装标准但对整个转子件，它的累计误差有可能超过该转子的动平衡精度。特别是对一些装有轴承底套的转子件，更应该在总装前经动平衡校验。三、动平衡精度及计算一般来说，转子的质量越大，允许的剩余不平衡量也越大。因此都将许用的剩余不平衡量Uper与转子的质量m联系起来。e=Uper/m是转子单位质量的不平衡量，称为不平衡率，对静不平衡转子而言，就是偏心距。它能表示出平衡精度的高低。平衡精度等级以转子允许位移e和转子工作角速度ω之积来表示。G＝eω，(ω＝2πn/60，e＝mr/M)。将G单位毫米/秒转换为微米/秒（eω/1000＝G）。G的大小作为精度标号，精度等级之间的公比为2.5。等级分为：G4000、G1600、G630、G250、G100、G40、G16、G6.3、G2.5、G1、G0.4共十一级。我们常用的是G6.3(泵和电机的转子)、G2.5(风机，透平，及我公司的A类设备)、G1(烟机)。不平衡量的计算：U＝me克毫米U－不平衡量，m－转子重量，e－转子位移Uper＝meperUper—允许不平衡量，m—转子重量，eper—转子允许位移动平衡的计算公式：动平衡计算例题：例：某转子重100KG，叶轮半径100mm，精度为G6.3级，转速为3000转/分，求允许不平衡量为多少？解、Uper=m*eperG6.3=eper*ω/1000=6.3eper=G6.3*1000/ωeper=6.3*1000/(2*3.14*3000/60)=20(微米)Uper=m*eper=100*1000*20/1000=2000克/毫米m*r=2000m=2000/100=20克四、动平衡机的精度和指标最小可达剩余不平衡量系平衡机平衡转子时所能达到的最小剩余不平衡量，是衡量平衡机最高平衡能力的性能指标。硬支承平衡机可直接用校正面上的最小剩余不平衡量Umar表示，单位为(克/毫米)，有些也使用克/厘米。最小可达剩余不平衡量(emar或Umar)受平衡机的型式、测量方式、传动方式、轴承形式及校正面的平面分离比和平衡机的灵敏度等等因素的影响。1.确定动平衡机实际剩余不平衡量的方法：8点试重法，就是将一块相当于转子预计剩余不平衡量5到10倍的试重块，依次加在转子8等分的各个角度位置上，并读出相应角度的不平衡指示数，然后在坐标纸上作出相应的点，通过这些点绘一曲线，它是一近似的正弦曲线。取8个读数的平均值与试重值相减即为实际剩余不平衡量。2.影响平衡精度的因素：要使转子的平衡精度很高(即剩余的不平衡量很小)，就要尽量排除影响不平衡精度的因素。这些影响因素中平衡机的传动方式和传动件的不平衡影响最大。其它如转子的轴颈精度也都应受到严格的限制，还有装有风叶的转子件，重心不在转子中心的转子，装有轴承底套和密封使用盘根的转子。3.不平衡量减少率η(或URR)：按平衡机的指示值，转子经过一次平衡校正后所减少的不平衡量(指不平衡量的大小这里不考虑校正的工艺误差)与转子的初始不平衡量之比，称为平衡机的不平衡减少率。它是衡量平衡机平衡效率的性能指标。用符号η(或URR)表示。五、平衡工艺与方法不平衡的转子经过测量其不平衡量，并加以校正以消除其不平衡，这就是转子平衡的工艺过程，也称平衡试验。它是转子机械加工中的重要工序。1.校正面的选择：消除转子的不平衡，使其处于平衡状态的操作叫做平衡校正，平衡校正是在垂直转子轴线的平面上进行的，该平面称为校正平面。只需要在一个校正面内校正平衡的方式称为单面平衡或静平衡，必须在两个或多个校正平面内进行校正的方式称为双面平衡或多面平衡或称动平衡。对于初始不平衡量很大，旋转时振动过大的转子，在动平衡校验之前要先进行单面平衡，以消除静不平衡。有时由于校正面位置选择不当(即重心不在选择的校正面内)，校正静平衡后反而会使偶不平衡增大。因此，校正面最好是选择在重心所在平面内进行，以减少偶不平衡。若重心所在平面不允许去重时，一般应在位于重心所在平面两侧的两个平面上进行。对于刚性转子，一般具有静不平衡与偶